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PréambulePréambule

Pourquoi la commutation optiquePourquoi la commutation optique L’historiqueL’historique La Fibre optiqueLa Fibre optique Le DWDMLe DWDM Les OEOLes OEO Les OOOLes OOO Les technologies utiliséesLes technologies utilisées Les MEMSLes MEMS Les perspectivesLes perspectives

Utilisation importante du transport sur fibre optique par ondes lumineuses

Les opérateurs télécoms cherchent en permanence à accélérer et à améliorer le trafic réseau en particulier aux points de concentrations (fluidité-coûts)

La lumière doit être convertie en signal électrique, commutée vers une autre fibre optique , puis reconvertie en lumière avant d’être acheminée vers sa destination.(conversion OEO)

Mise au point du processus OOO (optique-optique-optique) pouvant permettre de réaliser jusqu’à 70% d’économies

Pourquoi la commutation optiquePourquoi la commutation optique

A partir de la fin des années 70, deux thématiques principales

- Contrôler la lumière par la lumière : logique optique - Faire passer la lumière d’une fibre optique à une autre

(parmi plusieurs) : aiguillage optique

Miroirs Cristaux liquides

Coupleursélectro-optiques

…?

Fibres multi- ou monomodes ?

L’historiqueL’historique

Evolution du thème « Logique optique » : 1985/90

Composants tout optiques ?Composants optoélectroniques ?Composants électroniques interconnectés en optique ?

Evolution du thème « Aiguillage optique » : 1990/95

Efforts principaux sur l’aiguillage rapide avec des composants optoélectroniques intégrés ou discrets

-Matrices de commutateurs électro-optiques ( 88) -Amplificateurs optiques à semi-conducteurs -Lasers accordables rapides

Produits commerciaux en technologie opto-mécanique

A base de composants (fibres, lentilles, miroirs, électro-aimants…)


Evolution du thème « brassage ou commutation optique »:1995 à aujourd'hui

Recherche sur le tout optique basé sur de nouvelles technologies

les MEMS (micro-électro-mechanical systems)1D, 2D et 3D, électro-optique, thermo-optique, acousto-optique, cristaux liquides, jet d’encre, piézo-électrique…

Evolution vers « la commutation par paquets » : futur


La Fibre OptiqueLa Fibre Optique

Bande passante est très élevéeBande passante est très élevée

de l’ordre de 25 000 GHz de l’ordre de 25 000 GHz

Fort potentiel au multiplexage de trèsFort potentiel au multiplexage de très

nombreux canaux sur de longuesnombreux canaux sur de longues

distances distances

Deux types de fibre optique Deux types de fibre optique


Mulitimode:Fibre généralement utilisé pour Mulitimode:Fibre généralement utilisé pour de courte distance (réseaux LAN et MAN)de courte distance (réseaux LAN et MAN)


Monomode:utilisée Monomode:utilisée pour de grande pour de grande distance et pour des distance et pour des applications applications demandant une demandant une grande largeur de grande largeur de bande bande

L'atténuation en L'atténuation en dB/km de ce type de dB/km de ce type de fibres est moins fibres est moins importantes que les importantes que les fibres multimodes fibres multimodes

Le WDM / DWDMLe WDM / DWDM

injecter simultanément dans la même fibre injecter simultanément dans la même fibre optique plusieurs trains de signaux optique plusieurs trains de signaux numériques à une longueur d'onde numériques à une longueur d'onde distinctedistincte

comportent 4, 8, 16, 32, 80 , voire 160 comportent 4, 8, 16, 32, 80 , voire 160 canaux optiques canaux optiques

Le WDM / DWDMLe WDM / DWDM

capacités de 10, 20, 40, 80, 200 voire 400 capacités de 10, 20, 40, 80, 200 voire 400 Gb/s pour un débit nominal de 2,5 Gb/s Gb/s pour un débit nominal de 2,5 Gb/s

Un système à 16 canaux de 2,5 Gbit/s, soit Un système à 16 canaux de 2,5 Gbit/s, soit 40 Gbit/s permet l’acheminement de 500 40 Gbit/s permet l’acheminement de 500 000 conversations téléphoniques 000 conversations téléphoniques simultanément sur une seule paire de fibre simultanément sur une seule paire de fibre optique optique

Principe du multiplexage DWDMPrincipe du multiplexage DWDM

Décomposition des couleursDécomposition des couleurs

Réseaux futursRéseaux futurs

IP directement sur le DWDM IP directement sur le DWDM

-La lumière entrante (photons) est tout d’abord convertie en électrons

-Ils sont acheminés par un fond de panier électronique vers un module de sortie

-les électrons sont à nouveau convertis photons, puis envoyés vers leur destination finale

LES OEOOptique-Electronique-Optique

De part la transposition du signal optique en signal électrique, il est possible de re router la longueur d'onde insérée sur une longueur d'onde différente en sortie

Cependant le temps de restauration reste important (50 ms maximum) dû au traitement du signal

LES OEOOptique-Electronique-Optique

Les Acteurs – Le MarchéLes Acteurs – Le Marché

Caractéristiques Acteurs Marché

OEO • La commutation est électronique• Contrôle du contenu • Mais besoin de remplacer le cœur électronique quand les débits augmentent

Brightlink, Lightera/Ciena, Monterye/Cisco, Nortel, Sycamore, Tellabs, Tellium …

• Marché estimé à $32 million en 2005

Les OOOOptique-Optique-Optique

Les ActeursLes Acteurs

Caractéristiques Acteurs

OOO(transparent)

• Commutation de longueur d’ondes • Système de commutation indépendant du protocole et du débit (facilitant un upgrade) • Peu d’électronique : faible consommation • Mais pas de contrôle du contenu

OMM, Inara, Trellis, Calient …

NOUVELLES TECHNOLOGIESNOUVELLES TECHNOLOGIES

La plupart des fabricants d’équipements de La plupart des fabricants d’équipements de télécommunications continuent à promouvoir et télécommunications continuent à promouvoir et à vendre des systèmes OEO.à vendre des systèmes OEO.

Développement des technologies de Développement des technologies de commutation entièrement optique commutation entièrement optique

Liste des principaux systèmes actuellement en Liste des principaux systèmes actuellement en cours de développement cours de développement

Circuits optiques planaires Circuits optiques planaires (PLC)(PLC)

Les circuits de ce type contiennent Les circuits de ce type contiennent des canaux microscopiques gravés des canaux microscopiques gravés dans un matériau spécial. Ceux-ci dans un matériau spécial. Ceux-ci permettent le passage de la lumière permettent le passage de la lumière ou la redirigent selon les besoins. Ce ou la redirigent selon les besoins. Ce système est rendu possible car les système est rendu possible car les parois de ces canaux peuvent parois de ces canaux peuvent devenir réflexives sur demande. devenir réflexives sur demande.

Systèmes à cristaux liquidesSystèmes à cristaux liquides

Les cristaux liquides présentent la Les cristaux liquides présentent la propriété de changer leur angle de propriété de changer leur angle de réflexion de la lumière dans réflexion de la lumière dans certaines conditions certaines conditions

Ainsi, sous l’effet d’une impulsion Ainsi, sous l’effet d’une impulsion électrique, l’alignement de ces électrique, l’alignement de ces matériaux est instantanément matériaux est instantanément modifié pour rediriger la lumière ou modifié pour rediriger la lumière ou lui permettre de passer. lui permettre de passer.

Systèmes d’électro-holographieSystèmes d’électro-holographie

cristaux microscopiques contenant cristaux microscopiques contenant des hologrammes des hologrammes

les hologrammes peuvent devenir les hologrammes peuvent devenir réflexifs ou non-réflexifs sur réflexifs ou non-réflexifs sur demande et permettre à la lumière demande et permettre à la lumière de passer ou d’être redirigée de passer ou d’être redirigée

Systèmes à bulles de jet d’encreSystèmes à bulles de jet d’encre

canaux gravés et sur des gouttes canaux gravés et sur des gouttes microscopiques d’un liquide spécial, microscopiques d’un liquide spécial, placées aux points d’intersection des placées aux points d’intersection des canaux canaux

Le liquide chauffe instantanément, Le liquide chauffe instantanément, sous l’effet d’une impulsion sous l’effet d’une impulsion électrique, créant ainsi une bulle électrique, créant ainsi une bulle réflexive réflexive

La bulle réfléchit ensuite la lumière La bulle réfléchit ensuite la lumière pour la diriger vers le port de sortie pour la diriger vers le port de sortie qui lui est affectéqui lui est affecté

Systèmes Micro-Electro-Systèmes Micro-Electro-MécaniquesMécaniques ‘MEMS’ ‘MEMS’

minuscules miroirs implantés dans minuscules miroirs implantés dans une puce de silicium une puce de silicium

dirigent les diverses ondes d’un port dirigent les diverses ondes d’un port d’entrée sur la puce vers un port de d’entrée sur la puce vers un port de sortie sortie

L’angle de ces miroirs peut être L’angle de ces miroirs peut être modifié par l’action d’effets modifié par l’action d’effets thermiques ou électriques thermiques ou électriques

MEMSMEMS

Développés vers 1970Développés vers 1970 Commercialisés dans les années 90Commercialisés dans les années 90

-Automobile (-Automobile (capteurs pour airbagscapteurs pour airbags))-périphériques informatiques -périphériques informatiques -applications médicales, -applications médicales, aérospatiales et de défense aérospatiales et de défense

En 97 l'utilisation des MEMS s'est En 97 l'utilisation des MEMS s'est étendue aux communications sans fil étendue aux communications sans fil et optiques et optiques

PRINCIPE DES PRINCIPE DES COMMUTATEURS MEMSCOMMUTATEURS MEMS

Lucent Technologies commercialise aujourd'hui un routeur optique, le WaveStar/ LambdaRouter. Ce dernier regroupe 256 fibres optiques en entrée, suivant une matrice 16 x 16, et 256 fibres optiques en sortie, également disposées en matrice 16 x 16, adressables individuellement par le jeu de 256 micromiroirs mobiles, implantés sur une base de silicium de 2,5 cm²

PRINCIPE DES COMMUTATEURS MEMSPRINCIPE DES COMMUTATEURS MEMS

Photos (miroir&matrice 8x8)Photos (miroir&matrice 8x8)

ActeursActeursTechnologies 2D MEMS 3D MEMS 1D MEMS

Fonderies MEMS Analog Devices (US, fabrique pour Onix et Agere); AOMEMS (US); Applied MEMS (US); Colibrys (CH); Cronos (US, JDS Uniphase); Intellisense (US, Corning); MEMS Optical Inc. (US); M2N (Korea); Micralyne (US); OMM (US, fabrique pour Alcatel, Siemens); Standard MEMS (US); TI (US, fabrique pour Tellium); Tronic’s (F)

C Speed (US); Analog Devices (US); Intellisense (Corning, US); TI (US); Silicon Light Machines (US); Cronos (JDS, USA); Silex Microsystems (SE)

Alcatel Optronics Netherlands (partenariat w/ OnStream); Sandia (US, fabrique pour Network Photonics); Memscap (F); PHS MEMS (F); Opsitech (F)

Fabricants de systèmes intégrant leurs MEMS

JDS Uniphase (US); Corning (US); Onix Microsystems (US); OMM (US); Onix (US); Umachines (US)

Nortel (CN, Xros); Iolon (US); Integrated Micromachines Inc. (US); C Speed (US)

Sercalo Microtechnologies (CH)

Fabricants de systèmes sous-traitant la fabrication de MEMS

Tellium (US); AT&T (US); Siemens (D); Alcatel (F); CiDRA (US, fabrique avec TI)

PERSPECTIVESPERSPECTIVES Estimation du marché des matrices de commutation Estimation du marché des matrices de commutation

optique en 2005optique en 2005

Le marché des matrices de grandes tailles (> 256x256) se Le marché des matrices de grandes tailles (> 256x256) se chiffrera en quelques centaines d’unités (le marché chiffrera en quelques centaines d’unités (le marché européen est estimé à 50 à 100 unités et aujourd’hui, 10 à européen est estimé à 50 à 100 unités et aujourd’hui, 10 à

15 sont en test dans le monde).15 sont en test dans le monde).

En terme de volume, le marché le plus important sera celui En terme de volume, le marché le plus important sera celui des matrices de commutation optique de tailles des matrices de commutation optique de tailles « moyennes » (16x16 à 64x64) « moyennes » (16x16 à 64x64)

ESTIMATIONS 2005

Estimations 2005 pour le marché des Estimations 2005 pour le marché des TechnologiesTechnologies

2005 ($ millions)

Electric Fabric (OEO) 32.4

MEMS 2D 298

MEMS 3D 297.2

Cristaux Liquides 199.3

Guide d’onde 202

TOTAL 1028.9

Evolution des DébitsEvolution des Débits En 2030, il est attendu que la vitesse de En 2030, il est attendu que la vitesse de

transmission soit plusieurs centaines de fois transmission soit plusieurs centaines de fois

supérieure qu’aujourd’huisupérieure qu’aujourd’hui

Les prévisions les plus optimistes prévoient qu’il Les prévisions les plus optimistes prévoient qu’il sera possible de transmettre des données à 1 TB/s sera possible de transmettre des données à 1 TB/s de et vers les particuliersde et vers les particuliers

D’autres prétendent que 70% du réseau sera encore D’autres prétendent que 70% du réseau sera encore à 1 Gb/sà 1 Gb/s

l’augmentation de la vitesse favorisera l’émergence l’augmentation de la vitesse favorisera l’émergence

du télé-travail, un des facteurs favorisant le du télé-travail, un des facteurs favorisant le développement des télécommunications développement des télécommunications

DEBITS FUTURS

Services liés aux télécommunications Services liés aux télécommunications optiques optiques

Services et réseaux

1995 2002 2005 2010

Services •Services téléphoniques • Fax • Internet (début) • Data • CATV

• Internet haut débit • Vidéo conférences, interactivité

• Télé-travail, télémédecine, télé-enseignement • Vidéo à la demande

• Internet future génération (1Gb/s chez le particulier)• Environnements virtuels (comprenant 3D et l’interactivité en réseau)

Réseaux backbone

• Technologie WDM • 2.5 Gb/s à 8 l

• Technologie DWDM • 10 Gb/s à 128 l

• 40 Gb/s à 512 l • 100 à 160 Gb/s à plus de 1000

Accés • 56 kb/s à 144 kb/s • Cuivre

• 155 à 622 Mb/s • ADSL

• 2.5 Gb/s à 10 Gb/s • VDSL

• FTTH (Fiber To The Home)

Commutation • Commutation électronique

• Commutation électronique et optique (< 64x64)

• Commutation optique > 256x256

• Commutation par paquets (nsec)

Situation en FRANCESituation en FRANCE Une base technologique forte Une base technologique forte

Dans la filière industrielle, la France possède des Dans la filière industrielle, la France possède des acteurs à chaque maillon (Alcatel et des start-up acteurs à chaque maillon (Alcatel et des start-up comme Silios Technologies, Kloé, Photline comme Silios Technologies, Kloé, Photline Technologies, Optogone Technologies, Optogone

Pas de souhait d’implémentation du 40 Gbits Pas de souhait d’implémentation du 40 Gbits avant 2005 avant 2005

Aucune fonction de commutation optique Aucune fonction de commutation optique installée en France installée en France

ConclusionConclusion

Majoritairement, la commutation se fait encore Majoritairement, la commutation se fait encore

via une conversion électronique du signalvia une conversion électronique du signal (OEO)(OEO) Les matrices optiques (Les matrices optiques (OOOOOO) sont seulement en ) sont seulement en

testtest A terme, la commutation en longueur d’onde se A terme, la commutation en longueur d’onde se

fera pour des tailles moyenne de matrice de fera pour des tailles moyenne de matrice de

256x256)256x256) A plus long terme, avec l’augmentation des A plus long terme, avec l’augmentation des

débits, la commutation par paquet s’imposera, débits, la commutation par paquet s’imposera, avec des temps de commutation de l’ordre de la avec des temps de commutation de l’ordre de la ns, pour des tailles de matrice de l’ordre de ns, pour des tailles de matrice de l’ordre de 1000x1000, voire au-delà.1000x1000, voire au-delà.

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